中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准
JB/T 5926-91
振 动 时 效 工 艺
参数选择及技术要求
1991-11-30发布      1992-07-01实施
1 主题内容与适用范围
本标准规定了振动时效工艺参数的选择及技术要求和振动时效效果评定方法.
本标准适用于材质为碳素结构钢,低合金钢,不锈钢,铸铁,有色金属(铜,铝,锌其合金)等铸件,锻件,焊接件的振动时效处理.
2 术语
2.1 扫频曲线---将激振器的频率缓慢地由小调大的过程称扫频.随着频率的变化,工件振
动响应发生变化.反映振动响应与频率之间关系的曲线,称扫频曲线,如A---f称振幅
频率曲线;a-f称加速度频率曲线.
注:A表示振幅,a表示加速度,f表示频率.
2.2 激振点---振动时效时,激振器在工件上的夹持点称激振点.
3 工艺参数选择及技术要求
3.1首先应分析判断出工件在激振频率范围内的振型.
3.2振动时效装置(以下简称装置)的选择.
3.2.1装置的激振频率应大于工件的最低固有频率.
3.2.2装置的最大激振频率小于工作的最低固有频率时,应采取倍频(或称分频)降频等措施.
3.2.3装置的激振力应能使工件内产生的最大动应力为工作应力的1/3~2/3.
3.2.4装置应具备自动扫频,自动记录扫频曲线,指示振动加速度值和电机电流值的功能.稳速精度应达到+lr/min.
3.3支撑工件,装卡激振器和拾振器
3.3.1为了使工作处于自由状态,应采用三点或四点弹性的支撑工件,支撑位置应在主振频率的节线处或附近.为使工件成为两端简支或悬臂,则应采用刚性装夹.
3.3.2激振器应刚性地固定在工件的刚度较弱或振幅较大处,但不准固定在工件的强度和刚度很低的如大的薄板平面等部位,固定处应平整.
3.3.3悬臂装夹的工件,一般应掉头进行第二次振动时效处理.特大工件,在其振动响应薄弱的部位应进行补振.
3.3.4拾振器应固装在远离激振器并且振幅较大处.
3.4 工件的试振
3.4.1不允许试振的工件存在缩孔,夹渣,裂纹,虚焊等严重缺陷.
3.4.2选择激振器偏心档位,应满足使工件产生较大振幅和装置不过载的要求,必要时先用手动旋钮寻找合适的偏心档位.
3.4.3第一次扫频,记录工件的振幅频率(A-f)曲线,测出各阶共振频率值,节线位置,波峰位置.
3.4.4必要时通过调整支撑点,激振点和拾振点的位置来激起较多的振型.
3.4.5测定1-3个共振峰大的频率在共振时的动应力峰值的大小.
3.4.6选择动应力大,频率低在共振频率作为主振频率.
3.4.7按主振型对支撑,拾振位置进行最后调整.
注:主振频率的振型称为主振型.
3.5 工件的主振
3.5.1在亚共振区内选择主振峰峰值的1/3-2/3所对应的频率主振工件.
3.5.2主振时装置的偏心档位应使工件的动应力峰值达到工作应力的1/3-2/3,并使装置的输出功率不超过额定功率的80%.
3.5.3进行振前扫频,记录振前的振幅时间(A-f)曲线.
3.5.4主振工件,记录振幅频率(A-t)曲线.
3.5.5起振后振幅时间(A-t)曲线上的振幅上升,然后变平或上升后下降然后再变平,从变平开始稳定3-5犿犻狀为振动截止时间,一般累计振动时间不超过40犿犻狀.
3.5.6进行振后扫频,记录振幅频率(A-f)曲线.
3.5.7批量生产的工件可不作振前,振后扫频.
3.5.8有些工件可作多点激振处理,有些工件可用附振频率作多频共振辅助处理.是否调整支撑点,拾振点位置视工件而定.
注:主振频率以外的各共振频率称为附振频率.
3.5.9工件存在如夹渣,缩孔,裂纹,虚焊等缺陷,在振动时效中这类缺陷很快以裂纹扩展的形式出现时,应立即中断时效处理.工件排除缺陷后,允许重新进行振动时效.
3.6 振动时效工艺卡和操作记录卡
3.6.1批量生产的工件进行振动时效处理时,必须制订"振动时效工艺卡",操作者必须严格执行并填写"振动时效操作记录卡"在工件上作已振标记.
3.6.2"振动时效工艺卡"应按3.1-3.5条的要求,试验三件以上,找出规律后制订.
3.6.3"振动时效工艺卡"和"振动时效操作记录卡"的内容和格式分别参照附录犅和附录犆.
3.7 铸件振动时效时,应使动应力方向尽量与易变形方向一致.
3.8 制订焊接件振动时效工艺时,应明确工件上承受力的主要焊缝和联系焊缝.振动处理中,
其振动方向应使工件承受力的主要焊缝处的动应力最大或较大.
4 振动时效工艺效果评定方法
4.1 参数曲线观测法
4.1.1振动处理过程中从振幅时间(A-f)曲线和振前,振后振幅频率(A-f)曲线的变化来监测.
4.1.2出现下列情况之一时,即可判定为达到振动时效工艺效果.
a 振幅时间(A-t)曲线上升后变平.
b 振幅时间(A-t)曲线上升后下降然后变平.
c振幅频率(A-f)曲线振后的比振前的峰值升高.
d振幅频率(A-f)曲线振后的比振前的峰值点左移.
e振幅频率(A-f)曲线振后的比振前的带宽变窄.
4.1.3振动处理过程中,如果不出现4.1.2条中所列的任一情况时,应重新调整振动参数,按上述规定的条款再进行时效处理后,重新检验.
4.1.4制订有"振动时效工艺卡"的批量生产的工件,在振动时效时,推荐用4.1.2条的a,b款中只要出现一种情况,便可判定为达到振动时效工艺效果的方法来检验,并不再作下述
检验.
4.2 残余应力检测法
4.2.1推荐使用盲孔法,也可使且X射线衍射法.
4.2.1.1被振工作振前,振后的残余应力测定点数均应大于5个点.
4.2.1.2用振前,振后的应力平均值(应力水平)来计算应力消除率,焊件应大于30%,铸锻件应大于20%.
4.2.13用振前,振后的最大应力与最小应力之差值来衡量均化程度,振后的计算值应小于振前的计算值.
4.3 精度稳定性检测法
4.3.1以要求精度稳定性为主的工件,振后应进行精度稳定性检验.
a精加工后检验.
b长期放置定期检验静尺寸稳定性,在放置15d时第一次检验,以后每隔30d检验一次,总的静置时间半年以上.
c在动载荷后检验.
应根据具体情况选用上述条款.
4.3.2各种检验结果均应达到设计要求.
 
附 录 A
振动时效工艺中动应力选择与振动时效
对工件疲劳寿命影响分析
(补充件)
1 振动时效工艺中动应力的选择与分析
动应力是振动时效工艺的一项最主要参数.实验证明:在一定范围内动应力越大,被处理工件上产生的应变释放量也越大,消除应力的效果也越好,动应力过大将有可能造成工件的损伤或降低疲劳寿命.因此在本标准中以工作应力来确定动应力.即:σ 动 =(1/3~2/3)σ工作在设计时,工作应力(σ工作)是已经确定的,或和应变测试技术获得,在这里应以在工作状态下工件上最大应力点的应力作为工作应力.当我们按上述方法来确定动应力(σ动)时,就可以 保证被振工作既能消除应力又不遭到损坏.由于工件结构比较复杂的结构,在不同受力状态下各点的动应力不同,所以在实际操作时,应选择结构危险点(应力集中点),做动应力监测,以保证动应力量值的可靠.
2 振动时效对工件疲劳寿命影响的分析
振动时效其工作状态是对工件施加周期性的作用力,这如同疲劳荷载一样,根据线性累积损伤理论,必然对工件造成一定的疲劳损伤.但另一方面,由于低应力振动处理后残余应力得到下降,又必然提高工件的疲劳寿命.我国振动时效工作者,经过大量的试验给出了振动时效对工件疲劳寿命的关系曲线(如图A1所示).图中:N-σ为寿命-应力坐标;
N-σ动为寿命-动应力坐标;
σ工作 为实际工作中工件中最大应力;
η工作 为在工作应力作用下的疲劳寿命.
从图中可见,当动应力σ动 小于A点时,振动时效可以提高疲劳寿命;当动应力σ动大于A点时,振动时效将降低疲劳寿命;当采用工作荷载处理时,振动时效降低疲劳寿命的数值(B点)就等于振动时效处理时的循环数.因此,本标准中选动应力为工作应力的1/3-2/3是不会对焊接件造成任何疲劳损伤的,相反还可以提高工件的疲劳寿命.

 

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